安慧婷, 胡朝浩, 王殿辉, 朱 迪, 钟 燕

(桂林电子科技大学 材料科学与工程学院, 广西 桂林 541004)

在过去的几十年中,随着工业和人类社会经济的飞速发展,有机污染已成为最严重的环境污染之一[1-3]。在治理环境污染的许多尝试中,发现使用半导体催化剂可以直接利用太阳光促进氧化还原反应,以实现环境的净化。在最近几年,含Bi3+的氧化 物,例如Bi2O3[4]、Bi2WO6[5]、BiVO4[6]、BiOX(X=Cl, Br, I)[7-8],Bi2SnO7[9]、Bi2O2CO3[10]和一些含Bi5+的氧化物(如NaBiO3[11]和MgBi2O6[12])由于其独特的电子结构而引起了大家的广泛探究。具有烧绿石结构类型的(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7是一种同时含Bi3+和Bi5+混合价态的特殊化合物[13],禁带宽度(Eg)较小,大约在1.20～1.35 eV,虽然有较宽的光响应,但光生电子和空穴极易重组,导致光催化效率较低。研究表明,另外一种合适的半导体与之复合可以克服光生电子和空穴重组。ZnO的带隙为3.2 eV,具有高光敏性、无毒性和低成本等优点,被誉为符合实际应用的半导体光催化剂之一[14]。因此,应用ZnO与较窄带隙的(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7半导体进行复合。采用一步水热法成功制备了不同质量比的(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/ZnO复合光催化剂,并测试了亚甲基蓝的降解性能,为治理环境污染提供了依据。

1 (Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/ZnO复合光催化剂的制备

采用水热法合成了(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/ZnO复合光催化剂。将一定量的NaBiO3·2H2O和Sr(NO3)2分别溶解在30 mL去离子水中,磁力搅拌30 min,分别形成溶液Ⅰ和溶液Ⅱ。将溶液Ⅰ缓慢倒入溶液Ⅱ中,搅拌30 min,形成棕黄色均匀悬浮液Ⅲ。将一定比例的氧化锌添加到悬浮液Ⅲ中,继续搅拌30 min,添加NaOH,调节pH值到10.5。将混合的悬浮液转移到聚四氟乙烯高压釜中密封,在160 ℃下加热6 h,冷却至室温后,将产物用水和乙醇洗涤过滤。……